Подключение подогрева руля на Subaru Impreza
Теплый руль Субару Импреза
Материал подготовил Андрей Голубев
Оригинал статьи можно посмотреть на Драйв2
Здесь можно выбрать установочный комплект подогрева руля.
Первая часть подключения подогрева руля
Итак, начну с того, что проблема подогрева руля делится на две задачи:
1. Пропустить напряжение в руль
2. Установить нагревательный элемент под оплёткой руля.
Эти две задачи взаимосвязаны: от того, какой максимальной силы ток мы сможем пропустить в руль, зависит возможная мощность устанавливаемого нагревательного элемента. Средняя мощность нагревательных элементов чаще всего бывает от 20 до 60 Вт. При мощности 25 Вт руль будет долго прогреваться. 50 Вт – наиболее оптимальная мощность. Если ставить нагревательный элемент большей мощности – то потребуется терморегулятор или ручной регулятор температуры нагрева – будет горячо! Из школьного курса физики вы знаете, что электрическая мощность равна произведению напряжения на силу тока. Отсюда не сложно посчитать, что при напряжении 12 В и мощности 25 Вт – сила тока в цепи нагревателя будет равна примерно 2 А, а при мощности 50 Вт – примерно 4 А. С этого и начинается задача №1…
Как пропустить напряжение в руль?
1. В автомобилях, где нет подушки безопасности и других органов управления на руле, можно изготовить и поставить контактное кольцо. Так решают задачу в отечественных автомобилях: делают кольцо из стеклотекстолита и используют щётки от генератора классики в качестве подвижных контактов.
2. В автомобилях, где есть подушка безопасности в рулевом колесе – имеется система передачи электрических сигналов в рулевое колесо: поворотный разъём (подрулевой шлейф, подрулевая лента, подрулевой барабан, улитка и т.п.). В этом случае есть два варианта:
а) использовать имеющиеся незадействованные дорожки в шлейфе
б) добавить дополнительный шлейф в барабан.
По понятным причинам вариант с контактным кольцом рассматривать не будем.
Гибкий шлейф
В основе всех «улиток» используется гибкий токопроводящий шлейф. Он состоит из нескольких параллельных дорожек (проводников) из медной фольги, «запечатанных» в прочную изоляцию.
Гибкий токопроводящий шлейф
Чаще всего, встречаются шлейфы с дорожками шириной 1 мм и 2 мм. Дорожка шириной 1 мм допускает предельный ток в 1 А, шириной 2 мм – соответственно 2 А. При большем токе начинается их ощутимый нагрев. (На подушку безопасности всегда используются дорожки шириной 2 мм.)
Для подключения подогрева требуется минимум 2 дорожки: для плюса и массы. Использовать «массу на руле» нельзя – там нет надёжного соединения – контакт с кузовом автомобиля осуществляется через шариковые подшипники.
При наличии в шлейфе двух не задействованных дорожек шириной 2 мм – всё ясно, мы можем использовать нагревательный элемент мощностью до 25 Вт. Для мощности в 50 Вт, нам потребуется 4 дорожки шириной 2 мм (включаем по две параллельно). А как быть, если в нашем распоряжении лишь две дорожки шириной 1 мм?
Если мы ограничены предельным током в 1 А, то потребуется использовать повышающий преобразователь напряжения. Снова вспомним формулу мощности: если нет возможности увеличить ток – то можно увеличить напряжение! Например, мощность в 24 Вт можно получить либо при напряжении 12 В и токе 2 А, либо при напряжении 24 В и токе 1 А. О, то, что нужно! Соответственно, можно поднять напряжение до 50 В, что при том же токе в 1 А даст нам 50 Вт мощности.
Для этого используют импульсные повышающие преобразователи. С Павлом мы развили тему до того, что переделали повышающий преобразователь напряжения в стабилизатор тока: в зависимости от сопротивления нагревательного элемента, преобразователь сам выставляет напряжение так, что бы ток не превышал 1 А (аналогично драйверу светодиодов). Вот пример такого устройства:
Повышающий преобразователь – источник тока
Повышающий преобразователь – источник тока
Преобразователь поддерживает ток в цепи нагревательного элемента на уровне 1 А. При этом выходное напряжение, в зависимости от сопротивления нагревательного элемента изменяется автоматически в пределах 20…48 В. Это позволяет получить мощность нагрева до 50 Вт при наличии двух свободных дорожек шириной 1 мм.
Кроме того, силу тока на выходе преобразователя можно регулировать в пределах от 0,5 до 2 А — это позволяет регулировать степень нагрева (мощность) нагревательного элемента.
Устройство поворотного разъёма
Существует два варианта укладки шлейфа в барабан: спиральная и параллельная.
На многих европейских автомобилях используется спиральная укладка шлейфа – она напоминает собой часовую пружину. Думаю, не требуется объяснять, как она работает. Сразу скажу, что спиральная укладка имеет серьёзные недостатки:
1. Требуется большая длина шлейфа, что бы обеспечить возможность поворота руля на несколько оборотов
2. В барабан можно уложить только один шлейф.
Большая длина шлейфа – это дополнительные потери напряжения в проводниках, которые при большом токе достигают нескольких единиц Вольта! В такой барабан не возможно уложить второй шлейф, а свободные проводники могут отсутствовать, или их сечения недостаточно для требуемого тока. Кроме того, из-за большой ширины имеющегося шлейфа барабан получается большой высоты.
Ну и главное, при спиральной укладке ленты из-за наличия трения между витками спирали часто происходит перелом шлейфа в начале либо в конце, в местах ввода и вывода его из барабана, т.к. в этих местах происходит его натяжение.
Хоть убейте меня, но я не понимаю, почему так делают в автомобилях Рено… Французские инженеры для меня огромная загадка!
Привет владельцам Renault…
Говорила мне мама, не покупай французские автомобили!
Японцы же поступают более мудро: они перегибают шлейф пополам в виде буквы U и укладывают его в барабан – получается параллельная укладка шлейфа. Чтобы это понять, рассмотрим на примере линейного перемещения деталей.
Гибкий шлейф уложен в виде буквы U
Наверняка вы видели подобное в дорожной технике или станках. Как видите, здесь нет никакого трения! Шлейф просто «перекатывается» от одной стенки к другой. Натяжения и перегиба в начале и в конце шлейфа вообще не происходит. И если вы сами не напортачите, например, провернув руль при снятии рулевой рейки, то служить шлейф будет вечно.
Также обратите внимание, что при такой укладке перемещение деталей возможно на расстояние практически в 2 раза превышающее длину самого шлейфа! А это значит, что его длина получается намного короче, чем при спиральной укладке, что уменьшает потери напряжения в проводниках.
Шлейф требуется почти в 2 раза короче, чем взаимное перемещение деталей
И самое главное, при таком способе в барабан можно уложить несколько параллельных шлейфов! А значит, сам барабан можно сделать небольшой высоты… и что очень важно, всегда есть возможность добавить дополнительный шлейф! Огромное спасибо японским инженерам!
Пример укладки 4-х параллельных шлейфов
Так что если вы разберёте подрулевой барабан из автомобиля Subaru и размотаете шлейф, то увидите примерно следующую картину:
Подрулевой барабан с вынутым шлейфом
Длина самого короткого шлейфа подобрана так, что барабан может свободно поворачиваться на 6,5 оборотов, т.е. по 3 с небольшим оборота в каждую сторону. Учитывая, что руль поворачивается на 1,5 оборота в каждую сторону – это двукратный запас.
Некоторые меры предосторожности!
Перед снятием рулевой рейки с автомобиля необходимо зафиксировать руль в положении прямолинейного движения, чтобы ни допустить его случайного поворота! Прямо водительским ремнём безопасности оборачиваете центральную спицу руля и пристёгиваете его. Иначе покупка новой «улитки» вам обеспечена…
Всегда фиксируйте руль в положении прямолинейного движения при отсоединении рулевого карданчика!
Если вы меняете саму «улитку», то до снятия руля необходимо выставить колёса в положение прямолинейного движения. При установке руля обратно необходимо выставить подрулевой барабан в центральное положение. Для этого вращайте подвижную часть барабана против часовой стрелки нежно-нежно двумя пальцами, пока не начнёт возрастать усилие. После этого поверните барабан на 3 с четвертью оборота в обратную сторону, так чтобы разъём подушки безопасности расположился в верхней части барабана. Вот в таком положении и устанавливайте руль.
На корпусе самого барабана есть схематическая инструкция этой процедуры, но там указано направление вращения барабана по часовой стрелке до упора. Это не верно! При вращении вправо до упора, а затем обратно один из шлейфов укладывается не правильно с изломом. Это я проверял несколько раз на вскрытой «улитке».
Как я переделал «улитку» в Импрезе
Субару использует «улитки» производства компании Niles Electronics (которой владеет Nissan). В их основе используется шлейф с шестью дорожками: 4 дорожки шириной 2 мм и 2 дорожки шириной 1 мм.
Шлейфы в барабане Subaru жирно смазаны густой силиконовой смазкой. Поэтому, приступая к разборке барабана, приготовьте влажную, хорошо отжатую тряпку для вытирания рук…
В Импрезе GE/GH 2008 – 2011 м.г. и Форестере SH 2009 – 2011 м.г. барабан содержит 2 таких ленты (12 дорожек всего). Две дорожки шириной 2 мм используются для подушки безопасности. 8 дорожек выведено на верхний разъём и используется для кнопок управления магнитолой, круиз-контролем и звуковым сигналом. И 2 дорожки шириной 2 мм имеются не задействованные (они зарезервированы для второго пиропатрона подушки безопасности, который используется в более новых моделях).
Если мы разберём «улитку» от новой Импрезы GJ/GP или от послерестайлингового Форестера SH 2012 м.г. или от нового Форестера SJ – то увидим третий шлейф. Он подводит 6 проводников к нижнему разъёму, к которому подключаются кнопки управления Bluetooth на руле. Спасибо Вячеславу, который всё очень наглядно расписал:
Использование дорожек на шлейфах. Разобрав любой барабан, внутри мы увидим 4 «перекатывающихся» ленты. Часть из них – это шлейфы, а остальное – балансирные ленты (без проводников). Все 4 ленты расположены так, что их U-образные закругления сдвинуты на 90° относительно друг друга. Это нам и позволяет добавить ещё один шлейф!
Шлейфы…
У меня в «улитке», естественно, было два шлейфа, и соответственно, две не задействованные дорожки шириной 2 мм. Поначалу я и хотел их использовать для подогрева руля. Но мощность без преобразователя получалась бы только 25 Вт…
И тут случай! Хочу сказать спасибо ещё одному дравовчанину Юре, который любезно подарил мне неисправную «улитку» с порванным шлейфом. Вскрытие которой показало, что в ней порван лишь один шлейф, который используется на подушку безопасности и подсветку кнопок на руле. Второй же шлейф был целым-невредимым.
В процессе…
Изучив конструкцию разъёмов на шлейфе, я обнаружил, что этот (неповреждённый) шлейф имеет точно такую же законцовку, как третий (отсутствующий у меня) шлейф в «улитке»… И длина его получается практически такой, как надо!
Что получилось внутри
Разобрав обе «улитки», я быстренько переставил этот шлейф в свою, получив «улитку от после рестайлингового Форестера» (83196AG070). Причём все разъёмы встали на свои штатные места без переделок! Лишнюю балансирную ленту я убрал, а оставшуюся пришлось немного укоротить.
Что получилось снаружи
Третий шлейф выводится в руле на отдельный 6-ти контактный разъём, а в рулевой колонке провода от него выводятся в отдельное отверстие барабана, в противоположную от остальных проводов сторону. Просто идеально с инженерной точки зрения!
Теперь, под подогрев руля я могу использовать весь третий шлейф целиком – соединив параллельно по 3 дорожки (две широких и одну узкую), я получил два проводника с предельным током 2+2+1=5 А. Более чем достаточно для подогрева мощностью 50 Вт. В цепь подогрева непосредственно перед подрулевым шлейфом я установил предохранитель 5 А — безопасность прежде всего!
После соединения проводов параллельно и установки разъёмов на их концах, я провёл измерения падения напряжения на дорожках шлейфа, а также их нагрев при токе 5 А. Нагрев проводников едва ощущается губой… Падение напряжения составило 0,7 В для каждого проводника. Т.е. общее падение напряжения при пропускании тока через шлейф составило почти 1,5 В, а значит, при напряжении бортовой сети 14,4 В, напряжение на нагревательном элементе (с учётом падения напряжения на остальных проводах) составит 12 – 12,6 В.
Исходя из этого, можно выбирать нагревательный элемент. Но об этом читайте в следующей части!
Вторая часть подключения подогрева руля
В первой части «подогрева руля» я писал, что проблема установки подогрева руля делится на две задачи:
1. Пропустить напряжение в руль.
2. Установить нагревательный элемент под оплёткой руля.
Эти две задачи взаимосвязаны: от того, какой максимальной силы ток мы сможем пропустить в руль, зависит возможная мощность устанавливаемого нагревательного элемента.
Первая задача была успешно выполнена установкой дополнительного шлейфа в подрулевой барабан, что в моей конфигурации позволяет пропустить ток к нагревательному элементу до 5 А, а это означает, что при напряжении 12,6 В максимальная мощность нагревательного элемента может быть до 60 Вт, что более чем достаточно.
Как я уже писал в первой части, типичная мощность нагревательных элементов руля обычно 20…60 Вт. При мощности ниже 25 Вт руль будет долго прогреваться. Выше 50 Вт – будет горячо. Вот на эти цифры и следует ориентироваться. В каких-то случаях проще подыскивать нагревательный элемент по его электрическому сопротивлению. Мощности в 50 Вт при напряжении 12 В соответствует сопротивление нагревателя 3 Ома. Значит, нам требуется нагревательный элемент сопротивлением 3…4 Ома.
За несколько лет я изучил различные
виды нагревательных элементов
Расскажу о возможных вариантах, их достоинствах и недостатках.
1. При фразе «нагревательный элемент», первое, что приходит в голову – нихромовая проволока. Её можно намотать на обод руля и подать на неё напряжение. Но на практике оказалось всё не так просто!
Диаметр проволоки, которую удобно мотать (и не порвать) – 0,3 мм. Но при таком диаметре удельное сопротивление нихромовой проволоки довольно высокое 14 Ом/м. При напряжении 12 В, требуемый нагрев получается при длине 1…1,1 м. Не сложно посчитать (электрическая мощность равна напряжению в квадрате, делённому на сопротивление), что это соответствует мощности 10 Вт. А чтобы обмотать обод руля по всему периметру с шагом 1 см требуется почти 10 м проволоки. Сопротивление возрастёт в 10 раз, следовательно, мощность упадёт во столько же раз.
Значит, нужно увеличивать сечение (диаметр), либо соединять нескольких проволок параллельно. Чтобы получить мощность 50 Вт, нам потребуется 5 проволок длиной 1,1 м соединить параллельно Длина окружности руля 114 см, значит «намотать» отрезки длиной 1,1 м уже не получится, а укладывать их вдоль обода – крайне неудобно. Идея была отложена.
2. Раз нихромовая проволока имеет высокое удельное сопротивление, то нужно использовать проволоку из материала с более низким электрическим сопротивлением. Был испробован константан и манганин. Их сопротивление хоть и ниже нихрома, но не на столько, насколько требуется. Стальная проволока давала больше надежд, но и её электрическое сопротивление высоковато. Эксперименты привели к тому, что требуемым сопротивлением (а, следовательно, и мощностью) на длине 10 м обладает… медная проволока диаметром 0,25 мм. Мощность нагревателя получалась 60 Вт.
Медную проволоку, например, использовал Вячеслав, когда делал подогрев руля в своём Forester.
Мне этот вариант не очень понравился. Когда я сравнивал нагрев нихромовой и медной проволоки при одинаковой электрической мощности, то обратил внимание, что теплоотдача у меди ниже, чем у нихрома. Вячеслав также это подтвердил. Эта идея была уже ближе к реализации, но также отложена.
3. Вместо проволоки можно использовать углеродную ленту. Мне была любезно предоставлена на испытания углеродная лента шириной 40 мм (две ленты по 20 мм, включенные параллельно) длиной 1,3 м.
Углеродная лента
При напряжении 12 В мощность данной ленты составила 25 Вт (сопротивление 6 Ом). Благодаря большой площади нагрева, теплоотдача у ленты получается довольно высокой, выше, чем у нихрома. В принципе, даже такой мощности уже достаточно. Поначалу мне этот вариант понравился больше всего. Если бы ни одно но…
Ленту шириной 40 мм тяжело укладывать вдоль обода руля — она образует складки. Ведь, главной проблемой установки всех нагревательных элементов на руль – является то, что они «проступают» сквозь кожу! Кожа, даже на небольших неровностях со временем начнёт протираться, и весь рельеф «отобразится снаружи».
Проволоку ещё можно «вдавить» в резиновую массу обода, и то с ней есть проблемы, а углеродная лента имеет толщину 0,6 мм, а значит, придётся все свободные от ленты промежутки на ободе руля выклеивать каким-то материалом, чтобы уровнять толщину. Токосъёмы ленты выполнены в виде металлических законцовок из никелевой фольги, что ещё увеличивает толщину. При эксплуатации они должны довольно сильно обжимать ленту, иначе в этом месте ухудшается контакт и увеличивается степень нагрева. Т.е. при монтаже нагревательного элемента его концы должны быть хорошо прижаты кожаной оплёткой, либо дополнительными средствами. Это показалось мне не технологичным. Точно такое же мнение высказал Павел, который имеет большой опыт перетяжки рулей.
Пример установки углеродной ленты для подогрева руля можно посмотреть у kv-corona в БЖ его Toyota Corona. Я же продолжил поиски.
Как-то давно попалось мне в сети видео про установку подогрева руля:
Установка нагревательных элементов под кожаную оплетку руля.
В основе нагревательного элемента используется всё та же нихромовая проволока, правда, очень маленького сечения, поэтому таких проволочек включено 16 штук в параллель и длина их всего 50 см. Проволочки тонкие, и не проступают сквозь кожаную оплётку руля. Они закреплены на основу из самоклеящейся ленты, что удерживает их в фиксированном положении во время монтажа. Сама лента эластичная, при монтаже она тянется и позволяет наклеить её практически без складок. По сути, это вариант №1, но с устранёнными недостатками.
Производит это чудо питерская контора без имени (шифруются), представленная сайтом ПодогревРуля.рф. На странице «Установочные комплекты» я выбрал «Стандарт 4/4», созвонился с ними, перевёл деньги и через неделю получил заказ по почте.
В комплект входят две ленты шириной 40 мм и длиной 50 см. Каждая лента рассчитана на 12 В, поэтому включаться они должны параллельно. Суммарный потребляемый ток нагревательных элементов составил примерно 3 А при напряжении 12,6 В, что соответствует мощности почти 40 Вт. (Как я писал в первой части «подогрева руля», при высоком токе, на подрулевом шлейфе довольно большое падение напряжения – около 1,5 В. Не нужно тешить себя мыслями, что нагревательный элемент будет запитываться от 13,8…14,2 В.)
Нагревательный элемент
Также в коробке имелся разъём для подключения нагревательных элементов к шлейфу, предохранитель в держателе, и выключатель со световой индикацией.
В процессе установки нагревательного элемента я решил обтянуть руль новой кожей. Старая, хоть и не имеет потёртостей (за 6,5 лет эксплуатации), но вся пропиталась потом, так, что руки к ней летом неприятно прилипают. Попытки промыть её были, но хватает ненадолго. Поэтому я обратился к Павлу, как к человеку опытному в этих делах. А на время работ мне любезно предоставил точно такой же руль Вячеслав, за что ему огромное спасибо!
Со слов Павла, при установке нагревательного элемента возникли трудности: Если ленту не сильно натягивать – то образуются складки, а если сильно тянуть, то она рвётся. Нужно приноровиться. В итоге, со второго раза всё получилось! Паша отметил, что из известных ему вариантов, установка этого нагревательного элемента наиболее технологичная – самая быстрая по времени, но требующая определённого умения.
В процессе… Не всё сразу получилось так, как нужно
Что касается обтяжки кожей, то Павел выполнил все мои пожелания: я попросил полностью сохранить заводской дизайн, включая шов ёлочкой. Поставщиком кожи выступил. Работа выполнена на отлично, кожа мне нравится! За что ему огромное спасибо! Приятно и то, что мы с Павлом имели возможность пообщаться в живую, хотя живём в разных Городах.
Вся проводка к тому времени уже была выполнена. Питание взял от цепи IGN2, от которой питается штатный подогрев сидений, заднего стекла и т.п. В цепь установлен предохранитель 5 А, что соответствует максимально допустимому току через шлейф.
Выключатель подогрева руля
Выключатель я установил на пустующем месте выключения системы VDC – у меня её нет. Замена руля много времени не заняла. Все провода к нагревательным элементам спаял прямо в салоне машины, используя 12 В паяльник, и подсоединил разъёмы.
Проводка внутри руля
Замеры показали следующее:
– напряжение на шлейфе без нагрузки 14,2 В
– напряжение под нагрузкой 12,7 В
– ток нагревательного элемента 2,9 А
Это соответствует мощности 37 Вт.
Нынешняя зима не позволила полноценно провести испытания. Самая низкая температура утром была –6°C. После включения подогрева, примерно через минуту появляется едва заметное потепление обода руля. Ещё через минуту руль становится явно тёплым. Через 5 минут после включения руль становится таким приятным, что его не хочется выпускать из рук! Максимальная температура (45…50°C) достигается на 8-й минуте, и дальше температура не растёт, поэтому от установки термостата я отказался. Практика показала, что достаточно включать подогрев на время не больше чем на 10 минут.
Тёпленький!
Нагревательные элементы расположены так, что охватывают практически весь периметр рулевого колеса. Не прогретой остаётся только нижняя часть на ширину нижней спицы руля. Стыковка нагревательных элементов в верхней части получилась столь узкой, что нащупать её практически невозможно.
Фото с сайта подогревруля.рф
Подключить подогрев руля на Subaru можно в любом установочном центре из списка на нашем сайте.
Доставка комплектов обогрева руля по России бесплатно.
Как отличить оригинальный подогрев руля от подделки
☎89213073714
Компания ʺАльфʺ
Санкт-Петербург, ул. Новостроек д.13
Реквизиты
Пн-Пт с 9 до 18
Сб с 10 до 17